(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、個別の送風機を必要とせずに変圧器を冷却する手段を提供するとともに、ラジエータの冷却効率を向上させることである。【解決手段】  ラジエータ冷却用の送風機が動作することによって生じる空気の流路に変圧器を配置した遠心分離機において、コンプレッサまたは駆動部のどちらか一方が動作している場合は前記送風機を動作させ、どちらも動作していない場合は、送風機を停止するように制御することで解決できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するロータと、該ロータを回転駆動する駆動部と、前記ロータを受容する回転室と、該回転室を冷却するための冷媒を圧縮し循環させるコンプレッサと、前記冷媒の循環路にあって前記冷媒を冷却するラジエタと、該ラジエタに空気を通すための送風機と、前記駆動部および前記コンプレッサおよび前記送風機を制御する制御装置と該制御装置に電力を供給する変圧器を有する遠心分離機において、前記制御装置によって前記コンプレッサまたは前記駆動部のどちらか一方でも動作している場合は、前記送風機を動作させることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記制御装置によって前記コンプレッサが動作しているかもしくは、前記ロータが回転加速中の場合は前記送風機を動作させ、前記コンプレッサが停止して且つ前記駆動部が回転加速中でない場合は、送風機の動作を停止することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記変圧器の温度を測定する温度センサを有し、前記温度センサによって測定した温度が予め定めた温度より高くなった場合は、前記送風機を動作させることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機を有した遠心分離機において、ラジエータを冷却する送風機の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
医学、薬学、農学などの研究に使用される遠心分離機は主に実験室や研究室に設置される場合が多く、遠心分離機の設置スペースが大きいほど他の実験または作業スペースが狭くなるため小型化が求められている。一方、近年ではＩＥＣ６１０１０−２−０２０などに代表される遠心分離機に対する高安全性や高信頼性を要求する規格が重要視されるようになってきたため、万が一ロータが破壊した場合でも破片などが筐体の外に飛び出さないようにするためのプロテクタと呼ばれる防護壁をロータの回転室周囲に配置する等、筐体の強度を向上させる他に、回路が故障した場合においても遠心分離機の使用者を感電や火傷等の危険から保護する必要がある。一例として駆動部や変圧器等の巻き線は過負荷によって温度上昇した場合、絶縁が破壊され感電する恐れがあるため、巻き線の線径を大きくして損失を減らし、温度上昇を低減する手段や、冷却用の送風機を備えて温度上昇を防止する手段が必要となることから、小型化や低コスト化を図ることが困難になってきている。
【０００３】
遠心分離機を商用電源に接続する際に、商用電源の電圧を遠心分離機の入力定格電圧に変圧する場合、或いはロータを回転させるための駆動部に高周波モータを用い、インバータで駆動させる際の漏洩電流低減のためには変圧器が必要になるが、ロータを回転させるために駆動部が動作している間、特にロータの加速および減速中は、多くの電力を消費するため、変圧器の定格容量を超えて使用した場合、温度上昇によって絶縁が破壊され、感電や火災に至る恐れがある。従来このようなことが起きないように、変圧器内部に温度ヒューズを内蔵する手段や、巻き線の線形を太くして損失を低減する等、ある程度の余裕を加味して変圧器の定格容量を設計していた。しかし、定格容量が大きな変圧器はコスト高になるばかりでなく外形寸法も大きくなるため、特に遠心分離する試料を低温に保持するため、ロータを受容する回転室を冷却する大型の冷凍機を備えた遠心分離機においては、顧客ニーズに合わせた遠心分離機の外形寸法にするため、大型の変圧器の実装が困難になる場合がある。
【０００４】
前記した余裕を加味して設計した定格容量の変圧器を実装できるほど遠心分離機の外形寸法を大きくできない場合は、出来得る範囲で変圧器の定格容量を下げるとともに、変圧器の温度が上がり過ぎないようにする工夫が必要である。例えば、図６および図７に示すように、ラジエータの冷却用に備えた送風機７とは別に、変圧器９を冷却するための送風機７bを個別に備えた遠心分離機もある。
【０００５】
一方、前記した冷凍機を備えた遠心分離機では、コンプレッサで圧縮されて高温になった冷媒をラジエータで冷却する必要があるが、通常ラジエータの冷却はコストの高い水冷または油冷方式に対してコストが低い空冷方式を採用する場合が多く、この場合送風機を備えてラジエータを強制冷却するのが一般的である。ここで、ラジエータで冷媒を冷却する能力が高ければ高いほど回転室を冷却する能力が高まるため、ラジエータおよび送風機は出来る限り大型のものを実装して余裕を持たせる場合が多い。これは、特に回転中に風損が大きなロータを運転する場合に空気との摩擦熱によってロータが温度上昇し、遠心分離しようとした試料にダメージを与える場合があるためである。また、通常コンプレッサ、ラジエータ、送風機はユニットとして使用される場合が多く、単一の電源によって駆動されるため、コンプレッサと送風機は同期してオン／オフする。また、ユニットでない場合においても同様に単一電源によって制御する場合が多い。これは、前記した送風機がラジエータの冷却のみのために考えられて備えたものであり、制御回路を複数備える必要がないため比較的容易に制御可能だからである。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９３８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に従来の遠心分離機の正面から見た断面図を、図７に図６のＢ−Ｂの位置での上面から見た断面図を示す。図６において、ロータ４は、筐体の上段に備えた回転室５の中で、駆動部８を制御装置３が制御することによって回転駆動される。
【０００８】
筐体下段正面にはラジエータ１０が筐体の正面下段開口部を全て覆うように配置されている。これは前記したように回転室５の冷却能力を向上させるためラジエータ１０で冷媒を出来る限り冷却できるように表面積を大きくするためである。また、正面から見てラジエータ１０の右後方にはコンプレッサ６が配置され、更にその後方に遠心機内部の空気を機外に排出するための送風機７が配置される。この送風機７の動作によって遠心分離機内部が負圧となり、ラジエータ１０に空気が通することによって放熱を行い、内部の冷媒を冷却する構造となっている。ラジエータ１０の正面から見て左後方には変圧器９を冷却するための送風機７ｂと、送風機７ｂが送風した空気の回り込み防止のために隔壁１１が設けてある。
【０００９】
次に図７を用いて従来の遠心分離機の構成と空気の流れを説明する。遠心機内部に配置するために小型化した変圧器９は、ロータの加減速中や、風損の大きなロータを高速回転した場合等に電流が増大することによって温度上昇する恐れがあるため、個別の送風機７ｂを備えて図７の破線矢印のように空気を変圧器９に吹き付けて冷却する必要がある。また、破線矢印の空気が再び送風機７ｂの前方へ回り込まないようにするための隔壁１１を備える必要があるため、コストアップとなるとともに、送風機７ｂが動作していない場合、破線矢印の空気の流れは発生しないため、送風機７が動作しても実線矢印のような空気の流れのみとなり、ラジエータ１０の左側を通する風量が低下するため、ラジエータ１０での冷媒の冷却効率が低下する。また、送風機７ｂが動作している場合においてもラジエータ１０の冷却に寄与できる程の風量は期待できないため、最終的に回転室５の冷却能力を低下させるという欠点があった。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来の欠点を解消し、遠心分離機の外形寸法を大きくすることなく変圧器を小型化して実装した遠心分離機において、コスト低減および回転室の冷却能力を向上させた使い勝手の良い遠心分離機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、変圧器の冷却用に備えた送風機および、空気の回りこみ防止用の隔壁を削除し、ラジエータを強制冷却するために備えた送風機の動作によって生じる空気の流れを利用して変圧器を冷却する構造とし、コンプレッサまたは駆動部のどちらか一方でも動作している場合は前記送風機を動作させ、前記コンプレッサおよび前記駆動部のどちらも動作していない場合は、前記送風機を停止させるように制御する構成とすることで達成できる。
【００１２】
さらには変圧器の温度を測定する手段を備え、前記変圧器の温度が予め定めた温度より高温になった場合は、前記送風機を動作させる構成とすることで、より効果的に解決できる。さらに、変圧器の温度上昇を判断する手段を備え、前記送風機を動作させても良い。例えば、変圧器に流れる電流を測定する手段を備え、前記電流の測定値が予め定めた値を超えた場合に前記送風機を動作させる構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、冷凍機および、ラジエータを冷却する送風機を有する遠心分離機において、顧客ニーズによって遠心分離機の外形寸法を大きくできないことに起因して、実装する変圧器を小型化する必要がある場合、ラジエータの強制冷却用に備えた送風機をラジエータおよび変圧器の双方を必要に応じて冷却することができるため、変圧器の冷却用に個別の送風機を備える必要がなく、空気の回り込みを防止する隔壁を削除することができるため、コスト低減が図れる。また、送風機が動作したときにラジエータ全体に空気を通することができるため、ラジエータでの冷媒の熱交換の効率が向上し、回転室を冷却する能力を強化した使い勝手のよい遠心分離機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明になる遠心分離機の実施の形態を図１〜図５を用いて説明する。
【００１５】
図１は本発明になる遠心分離機の前面から見た断面図である。表示装置１は操作パネル２から入力された運転条件や、遠心分離機２０の運転中の回転速度や運転時間及び設定温度等を表示することができる。ロータ４は駆動部８によって回転室５の中で回転する。また、回転室５は外周に図示していない配管を有し、コンプレッサ６が動作することで前記した配管中に冷媒を循環させて回転室５を冷却する構造となっている。また、コンプレッサ６の後方には、装置内部の空気を排出する向きに送風機７を配置する。
【００１６】
一方制御装置３は、操作パネル２から入力した遠心分離機２０の回転速度および制御温度等の遠心条件となるように駆動部８および、コンプレッサ６に電力を供給して制御するとともに、コンプレッサ６または駆動部８のどちらか一方でも動作している場合は送風機７を動作させ、コンプレッサ６と駆動部８がどちらも動作していない時には送風機７を停止するように制御する。また、制御装置３は、入力電圧が定格範囲となるように、変圧器９を介して商用電源に接続される。
【００１７】
図２は本発明になる遠心分離機２０の上面から見た断面図であり、図に向かって下側が遠心分離機の前面である。図２のように遠心分離機の前面側にラジエータ１０を配置し、遠心分離機２０の背面側に送風機７を内部から遠心分離機後方に向けて空気を排出する向きで配置する。一方駆動部８を挟んで左右にコンプレッサ８および、変圧器９を配置する。ただし、変圧器の配置場所は図２の矢印で示した送風機７が動作することによって発生する空気の流路中であればどこでも良い。図２のように変圧器９を配置した遠心分離機２０において、コンプレッサ６または駆動部８のどちらか一方でも動作している場合は送風機７を動作させ、コンプレッサ６と駆動部８がどちらも動作していない時には送風機７を停止するように制御することによってラジエータ１０および変圧器９の双方を冷却することができる。
【００１８】
従って、変圧器９を冷却するための個別の送風機および隔壁を削除できるため、低コストになるだけでなく、ラジエータ１０全体に空気を通することができるためラジエータ１０での冷媒の熱交換効率が向上する。また、コンプレッサ６または駆動部８のどちらか一方でも動作している場合は送風機７を動作させる制御については、変圧器の負荷が最も大きくなるロータ４の加速中に限定したり、または変圧器９の巻き線またはコアの温度を測定する温度センサ３４を備えておき、予め定めておいた温度を超えた場合に送風機７を動作するように制御することでより効果的に変圧器の冷却ができる。
【００１９】
次に図３を用いて本発明の具体的実施例を説明する。図３において、９は交流電源３３の電圧を遠心分離機の入力に適した電圧に変圧する変圧器であり、３４は変圧器９の温度を測定する温度センサである。３は制御装置であり、内部に制御回路３１および、ロータ４を回転駆動する駆動部８の電源となる電力回路３２および、冷凍機６をオンまたはオフするための第一のスイッチング回路３６および、送風機７をオンまたはオフするための第二のスイッチング回路３５を有する。３７は回転室５の温度を検出する温度センサであり、温度センサ３７の出力を制御回路３１に入力することで回転室５内の温度を検出できるように構成されている。なお、図３おいて制御装置３、制御回路３１、電源回路３２、第一のスイッチング回路３６、第二のスイッチング回路３５、変圧器９、温度センサ３４は説明にため遠心分離機本体外に記載されており、実際には遠心分離機本体内に設けられている。さらに、表示装置１と操作パネル２は説明のため図１と比較して９０°ずらした状態で記載している。
【００２０】
制御回路３１は、操作部２から入力された設定回転速度になるように電力回路３２に信号を送ることで駆動部８を制御するとともに、ロータ４が操作部２から入力された設定温度となるように第一のスイッチング回路３６に信号を送り、コンプレッサ６をオンまたはオフする。コンプレッサ６がオンすると圧縮されて高温となった冷媒はラジエータ１０で冷却された後に回転室５の外周に設けられた配管３８中を循環し、気化熱によって回転室５を冷却する構造となっている。
【００２１】
ここで本発明となる制御回路３１の動作は、コンプレッサ６をオンさせるため、第一のスイッチング回路３６に信号を送っているか、もしくは駆動部８を回転させるため電力回路３２を制御している場合には送風機７をオンさせるための信号を第二のスイッチング回路３５に送り、コンプレッサ６と駆動部８がどちらも動作していない場合には送風機７をオフする信号を第二のスイッチング回路３５に送るように動作するようにする。また、上記の動作とは別に、温度センサ３４によって検出した変圧器９の温度が予め定めた温度を超えた場合には送風機７をオンさせるための信号を第二のスイッチング回路３５に送るように動作させても良い。
【００２２】
図４は本発明になる遠心分離機２０の一実施例を説明するフローチャートである。初めに、コンプレッサが動作中か判断する（ステップ１）。ステップ１で、コンプレッサが動作中であると判断した場合、送風機を動作させてから、ステップ１に循環する（ステップ３）。また、ステップ１でコンプレッサが動作していないと判断した場合、駆動部が回転中であるか判断する（ステップ２）。ステップ２で駆動部が動作中であると判断した場合は、送風機を動作させ、ステップ１に循環する（ステップ３）。また、ステップ２で駆動部が動作していないと判断した場合、送風機の動作を停止させた後、ステップ１に循環する（ステップ４）。上記した処理を行うことでコンプレッサまたは駆動部の少なくとも一方が動作している場合は送風機を動作させ、どちらも動作していない場合は送風機を停止させることができるため、ラジエータと変圧器の双方を単一の送風機で冷却することができる。
【００２３】
図５は本発明になる遠心分離機２０の他の実施例を説明するフローチャートである。初めに、コンプレッサが動作中か判断する（ステップ１）。ステップ１で、コンプレッサが動作中であると判断した場合、送風機を動作させてから、ステップ１に循環する（ステップ３）。また、ステップ１でコンプレッサが動作していないと判断した場合、変圧器の温度が予め決めておいた値と比較する。（ステップ２）。ステップ２で変圧器の温度が予め定めておいた温度以上になったと判断した場合は、送風機を動作させ、ステップ１に循環する（ステップ３）。また、ステップ２で変圧器の温度が予め定めておいた温度以上になっていないと判断した場合は、送風機の動作を停止させた後、ステップ１に循環する（ステップ４）。
【００２４】
上記した処理を行うことで、コンプレッサが動作中の場合を除いて変圧器が予め定めた温度を超えた場合だけ送風機を動作させることができるため、ラジエータと変圧器の双方を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】は本発明になる遠心分離機の前面から見た断面図である。
【図２】は図１を上面から見た断面図（Ａ−Ａ）である。
【図３】は図１および図２の具体的実施例を示すブロック図である。
【図４】は本発明になる遠心分離機の一実施例を説明するフローチャートである。
【図５】は本発明になる遠心分離機の他の実施例を説明するフローチャートである。
【図６】は従来の遠心分離機の前面から見た断面図である。
【図７】は図５を上面から見た断面図（Ｂ−Ｂ）である。
【符号の説明】
【００２６】
１は表示装置、２は操作パネル、３は制御装置、４はロータ、５は回転室、６はコンプレッサ、７および７ｂは送風機、８は駆動部、９は変圧器、１０はラジエータ、１１は隔壁、２０は遠心分離機である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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